一种化工设备检修期间防护用气相缓蚀剂及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及一种气相缓蚀剂，尤其涉及一种化工设备检修期间防护用气相缓蚀剂及其制备方法，属于腐蚀与防护技术领域。


背景技术：

[0002]
大多化工企业都位于沿海区域，所处环境中空气湿度大，且含有一些盐分。在化工设备使用过程中，经常会遇到停车检修以及打水枪清洗操作，这样会在设备内部引入水，尽管会通过氮气吹扫除去水分，但是对于结构复杂的换热器、反应器及塔型设备等，水分不能完全吹干仍然会有部分残留，在此期间也是设备最容易出现腐蚀时候；此外，检修时长一般都在一个月以上，空气中水分也会进入设备内部，从而导致设备腐蚀，轻则泄漏，重则报废，甚至还会出现严重的安全事故。分析腐蚀原因，大多数都是由于设备内部进水或吸潮导致的，因此做好设备停用期间腐蚀防护工作，具有非常重要的意义。
[0003]
气相缓蚀剂具有使用方便、成本低及金属防护效果好等特点，在金属制品包装，设备储运、停用或备用期间具有良好的腐蚀防护作用，因此气相缓蚀剂的开发仍是领域内技术人员研究的重点。
[0004]
专利cn1179348介绍了一种混合型多组份气相缓蚀剂，以化学键结合为基础发挥缓蚀效果。专利cn1609275a介绍了一种超分子结构气相缓蚀剂，其具有不同隧道型空洞结构的硅酸铝化合物-烷基胺-挥发性胺分子缔合物，用于对工业设备进行防护。专利cn1560322a介绍了一种吗啉衍生物具体制备方法及其缓蚀效果，其使用吗啉与仲胺混合后向其中滴加甲醛/乙醛，最终混合反应制得气相缓蚀剂。以上专利所介绍的气相缓蚀剂，均由工业原料制得，存在一定污染，对环境不够友好，且大多数缓蚀剂具有选择性，只能对特定金属设备具有防护作用。


技术实现要素：

[0005]
本发明针对现有大多数气相缓蚀剂不够绿色环保，且不能作为通用型缓蚀剂的问题，提供了一种从植物中提取有效成分制成的气相缓蚀剂及其制备方法。
[0006]
为了解决以上技术问题，本发明以蘑菇萃取液、植酸盐、尿素为主要功能成分制备气相缓蚀剂。其中，蘑菇萃取液中含有丰富的多种氨基酸、烟酸等防腐成分，可以通过静电力吸附在金属表面，形成保护膜，从而阻隔腐蚀性离子与金属表面直接接触；另外，蘑菇萃取液还具有较高的sod(超氧化物歧化酶)活性，能够将金属表面快速氧化，形成致密的金属氧化物，并通过与缓蚀剂中其它成分的多齿螯合作用、静电吸附作用及填充作用，在金属表面又形成一层致密的吸附保护膜，阻隔腐蚀性介质与金属接触，从而对金属起保护作用。
[0007]
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0008]
一种化工设备检修期间防护用气相缓蚀剂，由质量百分比为30～50wt％的蘑菇萃取液、0.5～5wt％的植酸盐、0.03～0.2wt％的尿素和余量的乙醇配制而成。
[0009]
上述气相缓蚀剂原料组成中，蘑菇萃取液中含有丰富的多种氨基酸、烟酸、sod等
防腐成分。植酸盐是一种多齿金属螯合物，其在较宽ph范围内都能够与多种金属结合形成非常稳定的络合物，从而对金属起到腐蚀防护的作用，有利于增强产品的通用性。尿素作为小分子辅助剂，与植酸盐、蘑菇萃取液协同作用时，可以填充至成膜的缝隙中，加强缓蚀效果。
[0010]
进一步地，所述蘑菇萃取液为蘑菇粉末在乙醇中萃取得到的澄清溶液。
[0011]
进一步地，所述蘑菇粉末与乙醇的配比为：10～30g蘑菇粉末对应100～200ml乙醇。
[0012]
进一步地，蘑菇类型为松乳菇、红汁乳菇、巨大口蘑、香菇、金针菇、猴头菇中的一种或多种。
[0013]
进一步地，所述植酸盐为植酸钠和/或植酸钾。
[0014]
进一步地，上述配方中尿素的来源不做任何限定，可以是工业合成或哺乳动物代谢产物提取所得。
[0015]
进一步地，上述配方中所述乙醇的来源不做任何限定，可以是工业合成或生物发酵所得或二者的混合。
[0016]
本发明还提供一种如前文所述的化工设备检修期间防护用气相缓蚀剂的制备方法，包括超声加热制备蘑菇萃取液以及将蘑菇萃取液与尿素、植酸盐、乙醇混合溶解的步骤。
[0017]
进一步地，超声加热制备蘑菇萃取液的具体操作方法为：
[0018]
将蘑菇粉碎后烘干、研磨成粉末；取10～30g蘑菇粉末与100～200ml乙醇进行混合，将混合液置于40～60℃水浴中加热并超声萃取30～60min；过滤残渣，得到澄清透明溶液即为蘑菇萃取液。
[0019]
进一步地，蘑菇粉碎后在110～160℃下烘干处理1.5～2.5h。
[0020]
进一步地，蘑菇粉碎、烘干后通过球磨机研磨15-30min，得到粒径为80-120μm的蘑菇粉末。
[0021]
进一步地，制备得到蘑菇萃取液之后，将质量百分比为30～50wt％的蘑菇萃取液、0.5～5wt％的植酸盐、0.03～0.2wt％的尿素和余量的乙醇相混合，并将混合液置于40～60℃水浴中超声溶解5-30min，过滤残渣，得到澄清透明溶液即为所述气相缓蚀剂。
[0022]
本发明中气相缓蚀剂优选添加方式为超声雾化鼓吹添加。将本发明制得的缓蚀剂超声雾化鼓吹至一定湿度腐蚀环境中时，可明显减缓金属材质腐蚀，经实验评估，此缓蚀剂不仅能对气相中金属进行防护，还能溶解至液相对液相中金属进行防护，例如不锈钢点蚀气相缓蚀率达到95％以上，液相缓释率达到85％以上，具有很好的腐蚀抑制作用。本发明气相缓蚀剂中无亚硝酸盐及胺类等致癌或对环境有污染的物质，可用于化工设备检修期间腐蚀防护，具有方便添加、防护效果好、绿色环保等优势。
[0023]
说明书附图
[0024]
图1为实施例1中碳钢腐蚀速率测试时20#碳钢挂片的腐蚀形貌对比图；
[0025]
图2为实施例1中碳钢自腐蚀电位测试时气相缓蚀剂对20#碳钢的极化曲线图；
[0026]
图3为实施例1中不锈钢点蚀情况测试时316l不锈钢片的腐蚀形貌对比图；
[0027]
图4为实施例1中不锈钢点蚀电位测试气相缓蚀剂对316l不锈钢片的点蚀电位测试曲线图。
具体实施方式
[0028]
下面通过说明书附图和具体实施例对本发明做进一步说明，本发明所述实施例只是作为对本发明的说明，不限制本发明的范围。
[0029]
本发明各实施例中蘑菇萃取液成分通过分光光度法进行测定，紫外分光光度计型号为uv-160a，日本岛津公司。球磨机型号为deco-sg100，德科仪器设备有限公司。
[0030]
松乳菇萃取液的制备：将松乳菇粉碎后置于160℃烘箱中1.5h进行烘干，然后球磨机研磨30min，筛分得到粒径为80-120μm的松乳菇粉末；取30g粉末与200ml乙醇进行混合，并放置于60℃水浴中加热及超声萃取60min；过滤残渣，得到澄清透明的萃取液。紫外分光检测可知，萃取液中氨基酸含量为80ug/ml，烟酸含量为4.4ug/ml，5g提取液超氧化物歧化酶在282nm处的吸收峰值为1.69。
[0031]
红汁乳菇萃取液的制备：将红汁乳菇粉碎后置于110℃烘箱中2.5h进行烘干，然后球磨机研磨30min，筛分得到粒径为80-120μm的红汁乳菇粉末；取10g粉末与100ml乙醇进行混合，并放置于50℃水浴中加热及超声萃取50min；过滤残渣，得到澄清透明的萃取液。紫外分光检测可知，萃取液中氨基酸含量为65ug/ml，烟酸含量为3.0ug/ml，5g提取液超氧化物歧化酶在282nm处的吸收峰值为1.64。
[0032]
金针菇萃取液的制备：将金针菇粉碎后置于140℃烘箱中2h进行烘干，然后球磨机研磨15min，筛分得到粒径为80-120μm的金针菇粉末；取20g粉末与150ml乙醇进行混合，并放置于40℃水浴中加热及超声萃取60min；过滤残渣，得到澄清透明的萃取液。紫外分光检测可知，萃取液中氨基酸含量为60ug/ml，烟酸含量为2.8ug/ml，5g提取液超氧化物歧化酶在282nm处的吸收峰值为1.48。
[0033]
猴头菇萃取液的制备：将猴头菇粉碎后置于150℃烘箱中2.5h进行烘干，然后球磨机研磨25min，筛分得到粒径为80-120μm的猴头菇粉末；取25g粉末与180ml乙醇进行混合，并放置于60℃水浴中加热及超声萃取40min；过滤残渣，得到澄清透明的萃取液。紫外分光检测可知，萃取液中氨基酸含量为76ug/ml，烟酸含量为4.6ug/ml，5g提取液超氧化物歧化酶在282nm处的吸收峰值为1.73。
[0034]
本发明实施例中选用的金属均为市售标准材料，其中，碳钢选取20#碳钢，不锈钢选取316l不锈钢。
[0035]
碳钢均匀腐蚀速率使用失重法与电化学极化曲线进行评价，计算公式为：
[0036]
v＝(8.76
×
106·
δm)/(ρ
·
s
·
t)
[0037]
式中：v-腐蚀速率，单位mm/a；δm-实验前后质量损失，单位g；ρ-试样密度，单位g/cm3；s-试样表面积，单位mm2；t-实验时间，单位h。
[0038]
不锈钢腐蚀情况通过点蚀测试进行评价。
[0039]
【实施例1-6】
[0040]
按照表1中原料及添加量，并通过下述方法分别混合制备实施例1-6中气相缓蚀剂：
[0041]
将蘑菇萃取液、植酸盐、尿素和乙醇相混合，并将混合液置于60℃水浴中超声溶解15min，过滤残渣，得到澄清透明溶液即为气相缓蚀剂。
[0042]
表1
[0043][0044]
分别对实施例1-6制备的气相缓蚀剂进行以下金属缓蚀性能测试，测试结果如表2所示：
[0045]
(1)碳钢腐蚀速率测试
[0046]
准备容积1l的玻璃容器，内部装有300ml 0.5％nacl溶液，并将20#碳钢挂片悬挂至气相。将气相缓蚀剂进行超声雾化(每分钟雾化1mg)，然后通过氮气鼓吹至玻璃容器中(氮气流速为50ml/min)，鼓吹时间为10min。鼓吹结束后将玻璃容器密封，在30℃条件下进行恒温。对照组除不鼓吹缓蚀剂外，其余条件与实验组保持一致。7天后，取出挂片观察20#碳钢挂片腐蚀情况，并计算局部腐蚀速率。
[0047]
(2)碳钢自腐蚀电位测试
[0048]
将上述碳钢腐蚀速率测试中玻璃容器内的溶液分别装入电解池，采用三电极体系进行电化学测试。测试温度为30℃，工作电极为20#碳钢，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。将实验组和对照组绘制的自腐蚀电位进行对比，若实验组相对于对照组自腐蚀电位发生正移，腐蚀电流密度大幅度降低，说明该缓蚀剂能够溶解至液相中并对20#碳钢起缓蚀效果。
[0049]
(3)不锈钢点蚀情况测试
[0050]
准备容积500ml的玻璃容器，内部装满负载有金属氯化物的固体催化剂颗粒(氧氯化催化剂oxychlor-8，西方化学)，并将316l不锈钢片埋在催化剂颗粒中。将气相缓蚀剂进行超声雾化(每分钟雾化2mg)，然后通过氮气鼓吹至玻璃容器中(氮气流速为30ml/min)，鼓吹时间为5min。鼓吹结束后，将玻璃容器敞口放置。对照组除不鼓吹缓蚀剂外，其余条件与实验组保持一致。实验30天后，取出金属片，观察不锈钢片表面的点蚀情况，并测量最大点蚀坑深度。
[0051]
(4)不锈钢点蚀电位测试
[0052]
准备容积1l的玻璃容器，内部装有300ml 3.5％nacl溶液；将气相缓蚀剂进行超声雾化(每分钟雾化2mg)，然后通过氮气鼓吹至玻璃容器中(氮气流速为50ml/min)，鼓吹时间为10min。对照组除不鼓吹缓蚀剂外，其余条件与实验组保持一致。将实验组、对照组玻璃容器内的溶液分别装入电解池，采用三电极体系进行电化学测试。测试温度为30℃，工作电极为316l不锈钢，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。对以上2组溶液的点蚀电位进行测试，若点蚀电位明显增高，则说明该缓蚀剂能够溶解至液相中并对316l不锈钢起缓蚀效果。
[0053]
表2
[0054][0055]
上述实施例1中，将碳钢腐蚀速率测试时实验组和对照组悬挂至气相的20#碳钢挂片放在一起进行拍照，如图1所示，可以看出，图1左侧的对照组挂片局部出现严重腐蚀，而右侧的实验组挂片表面并无明显腐蚀。
[0056]
实施例1中碳钢自腐蚀电位测试的实验结果如图2所示。其中，纵轴代表极化电势，横轴代表极化电流密度的常用对数值。可以明显看出，鼓吹气相缓蚀剂的实验组的自腐蚀电位相对于对照组发生了正移，且腐蚀电流密度大幅度降低，说明该缓蚀剂能够溶入液相中，并对20#碳钢起到很好的缓蚀作用。
[0057]
上述实施例1中，将不锈钢点蚀情况测试时实验组和对照组埋在催化剂颗粒中的316l不锈钢片放在一起进行拍照，如图3所示，可以看出，图1左侧的对照组钢片出现明显点蚀，而右侧的实验组钢片表面并无明显点蚀。
[0058]
实施例1中不锈钢点蚀电位测试的实验结果如图2所示。其中，纵轴代表极化电势，横轴代表极化电流密度的常用对数值。可以明显看出，鼓吹气相缓蚀剂的实验组的点蚀电位相对于对照组明显增加，说明该缓蚀剂能够溶入液相中，并对316l不锈钢片起到很好的缓蚀作用。
[0059]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为
本发明的保护范围。

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